Промышленность \ Пирометаллургическое оборудование

Колпаковая электрическая печь сопротивления, страница 6

Общая толщина футеровки стенда:

Наружные размеры колпака при толщине кожуха 8 мм:

, мм;

, мм

3.2. Расчет исходных статей теплового баланса

Тепло на нагрев садки весом 12 т от 20⁰С до .

, кДж.

Тепло на нагрев муфеля до 700⁰С при начальной температуре муфеля 120⁰С (сохраняющейся от предыдущего отжига на другом стенде):

, кДж.

Тепло на нагрев стальной стендовой плиты:

, кДж.

Тепловой поток через стенку:

, кДж/м²ּчас.

Величину вычисляем по схеме:

1. Критерий Грасгофа

Критерий Прандтля определяем по таблице «Физические параметры для сухого воздуха при давлении 760 мм рт. ст.» [3].

2. Находим произведение (GrּPr) и по нему определим опытные коэффициенты с и n [3].

3. Критерий Нуссельта

отсюда , Вт/м².

Коэффициент теплопроводности [3].

Тепловой поток .

Количество тепла, проходящее через каждый слой одинаково, т.е. , Вт/м². Задаёмся температурой стенки Т, и записываем тепловые потоки для слоёв:

Выражаем температуру между слоями: t₂, t₃, t₄. Затем находим коэффициенты теплопроводности слоев:

, [1].

Аналогично определяем тепловые потери через свод:

Количество тепла, проходящее через каждый слой, одинаков, т.е. , Вт/м². Задаемся t₁.

Выражаем t₂, .

Выражаем t₃, .

Выражаем t₄, .

Тепловой поток через свод: , кДж/м²ּчас.

Аналогично определяем потери тепла через стенд печи:

Количество тепла, проходящее через каждый слой, одинаков, т.е. , Вт/м². Задаемся t₁.

Выражаем t₂, .

Выражаем t₃, .

Тепловой поток через свод: , кДж/м²ּчас.

Расчетная площадь для тепловых потерь через стенку:

, м²;

, м².

Потери через стенку колпака:

, кДж/час.

, м².

Расчетная площадь для тепловых потерь через свод:

, м²;

, м².

Потери через свод:

, кДж/час.

Расчетная площадь для тепловых потерь через стенд:

, м².

Потери через стенд:

, кДж/час.

Потери через всю футеровку: , кДж/час.

Потери тепловых коротких замыканий (через выводы нагревателей, термопар и т.д.) принимаем равными 0,5:

, кДж/час.

Потери холостого хода печи: , кДж/час.

Потери излучением при переносе колпака (время переноса 10 мин – 0,167 часа):

, кДж.

Определим тепло, аккумулируемое стендом. Среднюю начальную температуру футеровки стенда примем равной 100^оС. Тепло, аккумулируемое слоем жароупорного бетона:

, кг;

, ^оС; , кДж,

с₁ – теплоемкость жароупорного бетона, кДж/кгּ^оС [1].

Тепло, аккумулируемое слоем пенодиатомита:

, кг;

, ^оС; , кДж,

с₂ – теплоемкость жароупорного бетона, кДж/кгּ^оС [1].

Тепло, аккумулируемое всем стендом:

, кДж.

Определим расход тепла на нагрев защитного газа. Объем защитного газа пределяется разность объемов муфеля и садки:

, м³,

, кДж.

3.3. Расчет мощности печи

Тепло на нагрев садки до средней температуры

, ^оС.

Количество тепла, которое необходимо вводить в печь за каждый час первого периода нагрева:

, кДж/час,

где .

Потребная мощность печи:

, кВт,

где К – коэффициент запаса мощности.

Количество тепла расходуемого за весь цикл:

, кДж.

3.4. Расчет нагревательных элементов

Предполагаем, что ленточные нагреватели размещены на продольных стенках колпака десятью поясами высотой В = 100 мм с зазором 20мм и разделены по длине на две зоны I и II мощностью по 120 кВт. Нагреватели III зоны (под печи) размещены в продольных каналах футеровки, мощность зоны 60 кВт.

Характеристики нагревателей верхней зоны:

Номинальная мощность……………………………………….120 кВт

Соединение нагревателей………………………………………звезда

Фазовое напряжение………………………кВт